高超声速滑翔飞行器多模型鲁棒跟踪方法

针对高超声速滑翔飞行器(HGV)具有机动能力强、机动样式多变、机动时机不确定等特点,提出了一种基于有向图变结构多模型的鲁棒跟踪(CHF-DSVSMM)方法。考虑到高超声速滑翔飞行器的跳跃滑翔运动特性,建立了包括自适应非零均值衰减震荡(ANMDO)模型、“当前”统计模型(CSM)等机动模型的模型集。针对固定结构多模型算法存在模型相互竞争、运算时间长的缺点,设计了基于有向图结构的切换准则自适应地改变模型集构成,提高模型匹配性。对于地基雷达探测中存在闪烁噪声的问题,采用容积Huber-based滤波方法进行状态估计。仿真结果表明,所提算法与现有方法相比具有更高的跟踪精度,并对闪烁噪声具有良好的鲁棒性。

载人飞船返回舱外测高精度弹道计算与落点预报

针对返回舱再入返回过程中外测弹道计算精度低、稳定性差的问题,仿真分析比较了单点定位、滤波方法和动态滑窗处理等多种外弹道计算方法的精度,提出了一种弹道加权融合计算的实时自动弹道优选方法。结果表明:动态滑窗处理方法精度最高,实时自动弹道优选方法可全程获取多测元跟踪条件下的最优弹道;返回舱外测弹道计算精度和稳定性有明显提高,外测弹道落点预报精度可达到百米量级,着陆时间偏差在1 min以内。

中国VLBI网火星快车卫星跟踪资料的定位归算

我国已经启动了火星探测计划,中国VLBI网(CVN)将肩负起相关探测器的测轨与定位任务。CVN已组织了数次对欧空局火星快车(MEX)卫星的跟踪观测,以演练、检验与完善软硬件系统。本文基于嫦娥一号探月工程中开发的定位分析软件,对CVN于2007年5月30日的MEX卫星跟踪数据进行了定位归算。结果表明,ps/s精度的时延率的定位效果明显低于ns精度的时延的定位效果。若采用时延和时延率联合定位则需要同时解算速度修正,否则,速度采用值误差将直接影响定位参数的解算精度。此次观测的时延精度约2ns至5ns,对MEX卫星的定位精度仅约0.1as。为此有必要积极尝试差分VLBI、同波束VLBI等观测方式,进一步消除观测资料的系统误差和压缩噪声水平,以提高CVN对火星卫星的定位精度。

引入输入估计的交互式多模跟踪算法

本文融合交互多模算法和修正输入估计算法,提出一种新的全面自适应跟踪算法.利用修正新息序列的方法对输入估计(IE:Input Estimation)算法进行了改进,提高了输入估计的性能.综合不同检测窗长度的修正输入估计(MIE:Modified IE)算法的特点,在交互式多模型中采用不同检测窗长度的MIE作为子滤波器,保持对机动的全面自适应跟踪.仿真实验证明,改进算法与CV-CA模型组成的交互多模算法相比,无论对机动的响应速度还是滤波精度都优于交互多模算法.

一种适于工程应用的多目标跟踪快速数据关联算法

提出了一种新的多目标跟踪快速数据关联算法 .重点分析了关联门相交区域中的公共回波对航迹更新的影响 ,并综合考虑了关联门内其余候选回波对航迹更新的作用 ,以很小的计算代价完成了后验概率的计算 .仿真表明 ,新算法以与PDAF算法接近的计算量 ,达到了接近于JPDAF算法的目标跟踪成功率 .

航天测量船船体变形的数据处理

为了克服船体变形对航天测量船船载设备外测数据的影响，需对船载设备外测数据进行船体变形修正，为此建立了船体变形修正数学模型。从航天测量船船体变形测量系统的基本构成、测量原理和测量元素入手，建立变形测量坐标系，讨论变形测量角与欧拉角的关系，详细推导了船体变形数据处理计算公式，给出了变形数据处理的数学模型。工程应用结果表明：船体变形对飞行器初轨半长轴α的影响比较大，对于近地近圆轨道，影响值是几百米的量级，最大达到800900m，而对于大椭圆轨道，影响值则达20km，经船体变形修正后可以消除这项影响。建立的变形修正数学模型反映了船体变形的客观规律，能有效消除船体变形对船载设备外测数据的影响，提高测量船外测数据处理的精度。

基于地基无线电测量的月面目标精确定位技术研究

2013年嫦娥三号将实施月面软着陆,对月面着陆点以及月面巡视器进行定位是月面目标导航中的一个重要环节。在复杂的月面环境下,需要以探测器作为基准,其定位精度直接影响到整个探测任务的执行效果和导航定位的性能。基于统计学原理,建立了基于地基无线电测量的月面目标定位方案和软件,使用地面手段对探测器在月面各阶段的测量方式进行仿真计算,分析了多种条件定位能力。计算表明,在当前测控条件下基于地基无线电测量的月面目标定位精度优于百米量级,该精度可以为月面软着陆任务提供借鉴和支持。

应用坐标变换动态修正光电经纬仪脱靶量

分析了目前采用的脱靶量修正模型的适用条件,采用坐标变换法推导出经纬仪脱靶量修正公式,获得了与球面三角学相一致的推导结果,并在此基础上推导出成像系统无照准轴平行约束条件的通用脱靶量合成公式。采用光学系统的物方焦点作为摄像机系统的投影中心,推导出投影中心与经纬仪回转中心不重合条件下摄像机投影中心在测量坐标系中的坐标值。经测量设备的实际验证表明,该修正方法突破了现有修正模型的局限性,适用于多传感器经纬仪成像系统。对于水平不平行度为6.13°,物方焦点到固联中心的距离为0.247m的成像系统,脱靶量合成修正误差<16.0″(高低角为65°);投影中心位置误差<0.04m。

类柱体空间目标的星等计算模型研究

针对类似柱体的空间目标的视亮度计算模型,从空间目标的等效视星等的一般计算公式出发,利用面元模型,详细推导了类似棱柱的空间目标的光照有效反射面积,基于圆柱可由棱柱近似的思想,直接得到了类圆柱体目标的有效反射面积计算模型;为了使星等亮度模型易于求解,采用卫星工具包(STK)提供模型计算中涉及的太阳、目标和地面三者的时空关系,给出了基于STK的星等计算过程,并进行了实例计算和分析,结果表明本文的星等模型易于利用STK实现,且类圆柱体模型比经验模型具有更高的分辨率。将计算结果与其它计算方法比较,所得结果更为细致。

基于我国VLBI网航天器定位归算仿真分析

结合我国VLBI观测网现状,通过仿真计算分析了观测时延噪声与系统差、预报轨道偏差和测距误差等对航天器定位归算的影响。结果表明,仅利用VLBI跟踪时附加飞行器地心距约束有利于压制定位点的弥散。3站VLBI跟踪的定位解是有偏估计,4站跟踪时要求所加约束的误差应与预报轨道偏差相当,若过大将起不到压制定位点弥散的良好效果,若过小则会在定位结果中引入系统偏差。时延与测距的观测噪声主要引起定位点序列的弥散。若观测量存在系统差则将引起定位结果的系统性偏差,而且定位点序列会发生渐近线性趋势跳变。同时,这也可以作为观测量是否存在系统差的判据。另外,若某时刻前后VLBI跟踪站存在3、4站变更,定位点序列有时发生趋势变化。分析结论对于我国后续探月和萤火计划等工程实践具有借鉴意义。

基于新息序列修正的输入估计算法

针对传统输入估计算法跟踪机动目标时检测概率和估计精度不高的缺点,提出一种改进的输入估计跟踪算法。算法利用对检测窗内新息序列进行修正以及对卡尔曼滤波状态变量进行补偿的方法,消除了已有机动检测估计对后继机动输入估计的影响,提高了对机动的检测概率和估计精度。理论分析和仿真结果表明,改进后的算法相比原有算法和IMM3算法,不仅跟踪性能有显著提高,而且对加速度缓变的机动也有较好的跟踪能力。

基于星间测量的航天器精密定轨技术研究

在我国自主实施的交会对接任务中,2个空间目标进行了数次对接试验,在近距离导引段使用星间测量数据进行自主导引。针对2个航天器对接过程中的星间测量数据建立观测模型,并设计了多目标定轨的算法,将单目标的绝对测量融合到两目标联合定轨的技术中,实现了对空间多个目标的精确定轨。最终分析表明,星间测量数据优于地面测量精度,多目标定轨达到了地面精确测控的水平,同时避免了由于多目标同时跟踪而导致的地面测控资源分配的问题,为后续载人航天任务的测控模式提供了借鉴。

测量船外测数据的四矢量误差分析方法

航天测量船外测数据处理精度对航天测控具有着重要的意义。针对测量船测量机理复杂的难题,在分析测量船主要误差源的基础上,提出了测量船四矢量误差的概念,并分析了其对航天测量船外测精度的影响。结果表明,设备本身的测量误差是主导因素,船摇测量误差次之,变形测量和船位测量的误差处于较小量级,最后通过实际应用验证了四矢量误差分析的准确性和实用性。

外测数据对流层折射误差修正及精度分析

针对对流层引起的航天器外测数据折射误差,基于对流层分段模型,以测站历史气象数据拟合折射衰减系数,建立测控站上空对流层折射率模型,并利用实测地面折射率对统计模型进行优化,进一步提高模型反映大气剖面的真实性。利用该模型对S频段多颗在轨卫星50多跟踪圈次的实测外测数据进行修正分析,并与微波辐射计实时修正结果进行比较,测距、测角、测速互差分别优于0.9m、0.02°、0.06m/s。将该模型应用于卫星长管外测数据的实时修正,可提高轨道测量数据质量。

船载外测设备测速数据的误差修正

针对“远望”号航天远洋测量船对航天飞行器动态测量的特点,分析了影响船载外测设备测速数据的各种因素,提出了对测速数据进行误差修正的设想和思路并给出了误差修正公式;同时用实战任务中的实测数据进行计算,考察了此方法误差修正的效果。计算结果表明,使用经各种误差修正后的测速数据参与初轨计算能有效提高定轨精度。

基于FEKO的典型目标建模与静态RCS数据库的建立

基于FEKO的典型目标,本文以F-117为例进行了建模。重点对其静态RCS的计算和曲线绘制进行了阐述,研究分析了以F-117为例的典型目标在静态不同极化状态下不同角度的RCS曲线。通过计算和分析拟构建了典型目标的静态RCS数据库,为进一步对目标动态RCS的分析提供模型和数据的支撑。

测量船多设备外测数据的融合算法

为了进一步提高航天测量船外弹道数据处理的精度，须根据不同的任务特点和要求选用合适的数据处理方法。针对测量船精度校飞时多设备同时跟踪飞行目标的工程背景，提出多设备外弹道数据融合处理的构思，根据数据融合的原理阐述了数据融合技术在精度校飞数据处理中的应用，给出目标位置融合的几种算法，并用加权最小二乘数据融合算法对实测数据进行处理。工程应用结果表明：本文提出的数据融合方法计算量少、精度高，适合工程应用。

方位俯仰跟踪框架下的角偏差无奇点修正方法

分析回顾了雷达工程中,当前通用的方位俯仰极坐标框架下,无线电雷达跟踪测量系统角偏差正割补偿修正方法的由来及其局限性;提出了跟踪指向坐标系的定义。利用坐标转换原理给出了一种简便易行的偏差无奇点精确修正推导新方法,并证明了新方法与通用的基于立体几何推理方法的等价性,同时分析了新方法在雷达轴系偏差修正中的典型应用及其对系统跟踪测量精度的影响。对于89°仰角、方位俯仰角偏差均为3 mrad的情形,正割补偿修正法指向计算存在6 759.2″的方位角误差和63.5″的俯仰误差。新的推理方法有利于极坐标框架下的空间目标高精度跟踪与测量,尤其是高仰角过顶跟踪性能、指向精度和跟踪数据利用率的提高。

多目标跟踪数据关联及其改进算法

本文研究了多目标跟踪数据关联问题,针对联合概率数据关联算法的“组合爆炸”现象,介绍了一种改进算法,以较小的计算量直接计算后验概率。蒙特卡罗仿真表明,该算法在对多个目标进行跟踪时具有很好的性能。

星载设备IEEE1394接口的地面检测系统设计与实现

通过分析星载设备IEEE1394接口对地面检测设备的要求,提出了地面检测系统的设计方案,指出了其关键技术在于IEEE1394设备驱动和应用程序的设计,并分别给出了IEEE1394设备驱动和应用程序详细的设计方法。